液相柴油加氫工藝與普通滴流床柴油加氫工藝的對比

常鈺瀟

中海油東方石化有限責任公司 海南東方 572600

1 研究背景

中海油東方石化有限責任公司60 萬t/ a 液相柴油加氫裝置加工低硫原料油（硫含量為1000mg/ kg 左右），常壓裝置分餾出混合直餾柴油硫含量在400mg/ kg 左右，本廠另有30 萬t/ a 裂解柴油加氫裝置一套，直餾柴油與催化裂解柴油經加氫后得到的柴油產品只能滿足國Ⅴ標準柴油。

2 液相柴油加氫與普通滴流床柴油加氫的對比

2.1 工藝對比

30 萬t/ a 裂解柴油加氫裝置為普通滴流床柴油加氫，加氫反應器的脫硫反應需要氫氣擴散到催化劑表面并覆蓋在催化劑的油膜上。由于氫氣在反應器中的傳質限時，該反應器循環(huán)氫的使用量往往較大，循環(huán)氫帶走加氫反應釋放的熱量，稀釋原料油中易氫化雜質，實現(xiàn)深度脫雜質反應。但循環(huán)氫卻有以下缺點：配套設施龐大，由于氣路的大流量，往往在建造初期會選用大設備、大管路；流程、設備長期處于高壓環(huán)境；氫氣循環(huán)過程中造成氫過剩的現(xiàn)象，過剩氫氣不能重新回收，只有排放，造成資源料浪廢。以上因素造成該裝置循環(huán)氫系統(tǒng)的能耗、物耗和氫耗過高?？紤]節(jié)能降耗降本增效2016 年新上60 萬t/ a 液相柴油加氫裝置。

液相柴油加氫裝置工藝特點：為適應液相為連續(xù)相，氣相為分散相的特點，采用上流式反應/ 分離器；采用爐前混氫方案；為防止反應器因進料中的固體顆粒堵塞導致壓降過大，設置自動反沖洗過濾器，脫除大于25μm 的固體顆粒；反應器流出物不經換熱直接進入熱高壓分離器（該分離器已整合進反應器）；上流式反應/ 分離器底設置循環(huán)油泵；補充氫氣分床層注入反應器；催化劑采用濕化硫化；分餾塔采用雙塔氣提流程，氣提塔采用低壓蒸汽氣提，分餾塔底采用重沸爐，脫去柴油中的水分，保證產品質量；采用先進的DCS 集散控制系統(tǒng)和獨立的安全儀表系統(tǒng)SIS。

現(xiàn)將液相加氫工藝與普通滴流床柴油加氫工藝對比如下：

（1）氫耗

普通滴流床柴油加氫裝置氫氣過剩，而液相柴油加氫裝置過剩氫量較少，且在反應器出口為氣相氫氣，如此反應所需的氫氣分壓穩(wěn)定且原料油循環(huán)中的液相氫始終處于飽和狀態(tài)。

（2）物耗

液相柴油加氫氫氣過剩量較小，所以氣路流量遠小于普通滴流床柴油加氫，因此可以減少大設備、大管路的使用。

（3）穩(wěn)定性

液相柴油加氫的液相氫氣由原料油作為載體，不僅為反應提供了氫氣，同時使氣、液相分離，液相連續(xù)，氣相分散，從而使得反應器內液相的流動更加穩(wěn)定。

（4）原料油適應性

液相柴油加氫對于原料油含硫量較高時，可通過原料油經過熱氫起提降低反應器內硫化氫的濃度，同時少塔盤數(shù)便可使氣提氫可深度帶走反應器內的硫化氫、氨氣等，即降低了氫氣壓縮機的能耗，同時也降低氣提分離器的投資。

液相柴油加氫工藝相對于普通滴流床柴油加氫工藝，即減少大設備、管路的投資，降低了工藝壓力，提高了原料油的流動穩(wěn)定性，同時也提升了原料油的適應性。

液相加氫工藝與常規(guī)滴流床工藝對比見表1，液相直餾柴油加氫工藝流程、普通滴流床柴油加氫工藝流程見圖1、圖2。

表1 液相加氫工藝與常規(guī)滴流床工藝對比

圖1 液相直餾柴油加氫工藝流程圖

圖2 普通滴流床柴油加氫工藝流程圖

2.2 氫耗對比

通過一個月的跟蹤比對，液相加氫工藝與普通滴流床柴油加氫工藝的氫耗對比見表2。

表2 液相加氫工藝與常規(guī)滴流床工藝氫耗對比

在一個月的跟蹤比對中，在收率相同的情況下。液相柴油加氫的氫耗明顯小于普通滴流床柴油加氫工藝。

2.3 能耗對比

通過隨機一個月和全年的跟蹤比對，液相加氫工藝與普通滴流床柴油加氫工藝的能耗對比見表3。

表3 液相加氫工藝與常規(guī)滴流床工藝能耗對比

在一個月和一年的跟蹤比對中，液相柴油加氫的氫工藝加工量明顯高于普通滴流床柴油加氫工藝的情況下，液相柴油加氫的能耗明顯低于普通滴流床柴油加氫。主要表現(xiàn)在：一是燃料氣用量顯著降低，由于液相柴油加氫較普通滴流床柴油加氫氫循環(huán)量降低，帶走的熱量減少；二是由于液相柴油加氫反應壓力較小，氫氣壓縮機負荷較小，從而致使電耗明顯降低。

2.4 原料油對比

液相加氫工藝與常規(guī)滴流床工藝原料油對比見表4。

表4 液相加氫工藝與常規(guī)滴流床工藝原料油對比

液相柴油加氫的原料油硫含量近1300ppm，在這種高硫含量的情況下，仍能保證反應器穩(wěn)定以及產品的合格率。普通滴流床柴油加氫的原料油僅有300ppm 左右。實驗證明，當硫含量高于500ppm 時，液相柴油加氫的適應性更強。

3 結論

（1）通過比對，由于液相柴油加氫采用上流式反應/分離器以及補充氫氣分床層注入反應器，使得氫耗較普通滴流床柴油加氫減少50%；又由于循環(huán)氫量的減少，從而使得能耗、物耗等方面都優(yōu)于普通滴流床柴油加氫。說明裝置設計合理，工藝先進。

（2）液相柴油加氫工藝的應用表明，其原料油較普通滴流床柴油加氫適應性更寬，主要表現(xiàn)在高硫含量的原料油處理過程中，裝置穩(wěn)定性、產品收率、產品合格率及產品的硫含量均處于平穩(wěn)狀態(tài)。

（3）2019 年起，全國范圍內推行國VI 柴油。液相柴油加氫裝置產品硫含量僅為2.4mg/ kg，遠小于國標要求3.5mg/ kg，更能說明液相柴油加氫工藝能更好的滿足市場需求，適應國家清潔能源技術要求。